Energeticky úsporný monolit z barevného lehkého betonu

Bezprostředně u vstupu do historického centra městské části Lechenich stojí moderní třípodlažní budova z pohledového betonu. Se svými skleněnými a betonovými plochami vyzařuje klid a jasnost a dává tak prostý, ale zřetelný výraz městu Erfstadt u Kolína. Velkorysé skleněné průčelí v přízemí vytváří transparentní spojení s venkovním prostranstvím, což je ještě umocněno tím, že nosné sloupy jsou umístěny za fasádu do vnitřku budovy. Okapní hrana má stejnou výšku jako okap sousední budovy, stejně jako sklon střechy a výšku podkroví, nová budova tak zapadá do celkového rázu okolní zástavby.

Výstavbě budovy kanceláří města pro styk s občany předcházela architektonická soutěž, kterou vyhlásilo město Erfstadt v roce 2007. Prostorový program s celkovými 700 m² užitné plochy stanovil, že kromě otevřené kanceláře pro styk s občany v přízemí, budou v dalších dvou podlažích flexibilní administrativní prostory, jejichž využití bude určeno později.

Rohový pozemek objektu v těsné blízkosti říčky Rotbach a přilehlého veřejného parku a s výhledem na historickou městskou bránu se sice nachází již mimo centrum městské části Lechenich, může však na jeho kontext navázat. Plán zástavby velkoryse určil možný rozsah budovy a definoval polohu budovy jako pokračování řadové zástavby v Bonner Straße.

Mladá architektonická kancelář, která vyšla ze soutěže jako vítěz, navrhla monolitickou stavbu, navazující jak na prosté historické stavby v okolí, tak i na sousední obytné domy a blízkou zeleň. Skulpturální koncept budovy patrně vyšel z jakéhosi střetu s místem a jeho kvalitami a předjímá splynutí občanské budovy a jejího využití.

Klidný stavební objekt s velkou prosklenou plochou v přízemí se otevírá na sever do Bonner Straße a umožňuje v 1. NP bezprostřední přechod z venkovního prostranství do interiéru budovy (viz obrázek s půdorysem). Obě horní patra, která budou pronajímána jako kanceláře, směřují na jih. Kvalitu prostoru podtrhuje pohled na Bonnerskou bránu a blízkost zeleně, k níž tvoří přirozený přechod velkorysá střešní terasa osázená stromy.

Vznikl tak klidný a jasný stavební objekt nápadného tvaru s maximálně jednoduchou fasádou zredukovanou na prolínání se ploch pohledového betonu a velkoplošného zasklení. Pro odlehčení vzhledu byly nosné sloupy v přízemí posunuty hlouběji do vnitřku budovy. Masivní hmota horních pater tak jakoby vyčnívá do Bonner Straße a přes strop nad přízemím se po zadní stěně „roluje“ zpět do vnitřku budovy. Na novém objektu byla dodržena výška okapové hrany vedlejších budov, jednotná v celé Bonner Straße, aby tak lépe zapadl mezi okolní zástavbu a uzavřel uliční řadu. Krajová budova tak dostala dvě hlavní fasády, které využívají jedinečného místa. Barvený pohledový beton přebírá zabarvení historické městské brány a přináší klid do heterogenního prostředí různých stavebních stylů.

Jednoduchost a původnost materiálů fasády pokračuje i ve vnitřku budovy, dlažba z ulice je použita jako podlahová krytina, vnější stěny z lehkého betonu s texturou s otiskem hrubých prken pokračují i ve vnitřním prostoru. 

Hala pro styk s občany je zařízena barevně a materiálově s jednotným konceptem v zeleném tónu, který se opakuje na schodišti. 

Bezespárová realizace stavby optimálně podtrhuje záměr budovy a dává jí zcela vlastní skulpturální výraz, který je bez ohledu na rozměr budovy velmi působivý.

Podle architektonického návrhu bylo třeba pro konstrukci objektu najít takový stavební materiál, pomocí kterého by se dalo dosáhnout zamýšleného monolitického(celistvého) vzhledu s daným zabarvením a strukturou. Zároveň muselo být dodrženo nařízení o úsporách energií (EnEV) se zřetelem na tepelnou izolaci a energetickou hospodárnost. Dalším požadavkem bylo náročné statické schéma budovy s její vykonzolovanou horní částí.

Řešení nabízel lehký barvený pohledový beton s hustou texturou, který s objektem architektonicky i opticky velmi dobře harmonizoval. Použití konstrukčního lehkého betonu je ve stavebnictví velmi inovativní a ekologické. Vzhledem k jeho malé váze a zároveň vysoké pevnosti poskytuje dobrou stabilitu. Částečným nebo dokonce úplným nahrazením hrubého kameniva keramzitovým granulátem dosahuje tento beton velmi malé hustoty. Tím se zmenší váha, o něco i pevnost v tlaku a výrazně tepelná vodivost stavebních dílů. Všeobecně je vztah mezi hustotou a tepelnou vodivostí betonu závislý na druhu a množství použitého lehkého kameniva, přičemž se zmenšující se hustotou klesá tepelná vodivost. Použitím lehkého betonu se dosáhne vysoké míry působení tepelné izolace a také vyrovnané a zdravé klima v celém vnitřním prostoru.

Pozitivní energetická efektivita lehkého betonu umožnila postavit všechny stěny monoliticky bez dodatečné tepelné ochrany. Součinitel tepelné vodivosti použitého betonu λ = 0,45 [W/(m²K)], což odpovídá všeobecným povoleným stavebním hodnotám. Aby mohl být realizován požadovaný jednoduchý a původní materiálový výraz budovy, byly všechny obvodové stěny navrženy v jednotné tloušťce 650 mm. Požadované struktury zcela bezespárových povrchů bylo dosaženo hrubým prkenným bedněním. Díky pískovcovému zabarvení pohledového betonu budova neobvykle projasňuje okolí.

Pro výběr požadovaného tónu zabarvení a povrchové úpravy bylo na staveništi postaveno několik zkušebních stěn, z kterých byla vybrána ta, která splňovala všechny požadované parametry a sloužila jako referenční pro pozdější obvodové stěny. Nejdříve byly vyzkoušeny různé povrchové struktury a detailní řešení byla ověřována v poměru 1:1, teprve po té se začalo s výstavbou prvních betonových částí. Tak byla zajištěna velmi dobrá kvalita betonu, která je určující pro celkový dojem, jakým budova působí na příchozí.

Skladba směsi použitého betonu LC12/13 s třídou hustoty D1.2 byla vyvinuta ve spolupráci cementárny a výrobce betonu. Při návrhu bylo třeba zohlednit optické požadavky na pohledový beton i konstrukční zadání. Navržený beton odpovídá, jak je to u vnější stavebních dílů běžné, expozičním třídám XC4 a XF1 podle DIN EN 206 – 1/DIN 1045 – 2. Byl použit cement s vysokým obsahem mleté granulované strusky. To zajistilo pomalý průběh tuhnutí cementu, a tím pádem i menší vývin hydratačního tepla, což přispělo k redukci napětí od nerovnoměrného ohřátí v mladém betonu a zabránilo vzniku trhlin, neboť vzhledem k izolačním vlastnostem lehkého betonu se teplo v jádru betonového prvku uvolňuje pomaleji. Pohledový beton s obsahem granulované strusky má světlý vzhled, což v konečném důsledku vyhovuje požadovanému zabarvení s použitím barevných pigmentů.

Lehký beton byl vyráběn v betonárně pro výrobu transportbetonů ve dvouhřídelové míchačce. Po promíchání suché směsi keramzitu, cementu a popílku, které trvalo cca. 30 s, byla přidána voda a další přísady a vše se míchalo dalších 60 s. Teprve poté byl přidán tekutý pigment rozmíchaný v nosné suspenzi (tzv. slurry) a vše se míchalo dalších 60 s. Čerstvý lehký beton byl vyráběn po záměsích o maximálním objemu 3 m³. V okamžiku napouštění betonu do domíchávače byly hodnoty rozlití od 500 do 560 mm. Do vozidla bylo postupně napuštěno max. 8 m³ LC12/13.

Doba dojezdu na staveniště činila 15 až 20 min. Hustota čerstvého betonu byla kolem 1 370 kg/​​m³, později stanovená hustota za sucha byla v průměru kolem 1 170 kg/​​m³.

Po příjezdu na staveniště byla hodnota rozlití většinou mezi 440 a 480 mm. Aby se před ukládkou betonu na stavbě dosáhlo požadované konzistence s hodnotou rozlití 500 až 520 mm, byly v případě nutnosti dodávkovány do domíchávače plastifikátory. Po uložení betonu, které trvalo cca 40 až 60 min, se mohlo začít s ošetřováním.

Zabudování cca 300 m³ lehkého betonu probíhalo pomocí bádie s násypkou o jmenovitém objemu 1 m³. Beton byl ukládán ve vrstvách do 1 m z výšky max 0,5 m. K zhutnění lehkého betonu byl použit ponorný vibrátor. Denně bylo zpracováno 12 až 70 m³ čerstvého betonu. 

Následné ošetřování spočívalo v ponechání betonu čtyři až sedm dní v bednění. Po odbednění byl mladý beton zakryt fólií, aby byl ochráněn před škodlivými účinky okolního prostředí.

Nárůst pevnosti betonu v tlaku během tvrdnutí ukazuje obrázek níže spolu s tabulkou o vlastnostech ztvrdlého betonu. Po ukončení ošetřování byly betonové povrchy hydrofobovány.

Nová občanská budova v Erstadtu mohla být po 18měsíční výstavbě, jak bylo plánováno, otevřena v prosinci 2010. Od té doby nejen nabízí občanům moderní servisní centrum, ale také obohacuje a ozvláštňuje ze stavebního hlediska samotné město.

Monolitická budova postavená z lehkého pohledového betonu z cementu s vysokým obsahem granulované strusky se strukturou prkenného bednění a lehkým zabarvením povrchů má svůj charakteristický výraz, který současně harmonizuje s okol ní zástavbou. Na základě izolačních vlastností betonu ne potřebovaly obvodové stěny žádnou dodatečnou tepelnou izolaci.

Článek byl poprvé publikován v Beton-Informationen, Eine periodisch erscheinende Informationsschrift für die Verwendung von hüttensandhaltigen Zementen Heft 5/6 2011, 51. Jahrgang, pp. 55 – 59, ISSN 0170 – 9283. Redakce časopisu Beton TKS děkuje redakci Beton-Informationen, autorům a Lafarge Cement za souhlas s českým přetiskem.